Từ nhiều năm nay ở Việt Nam, việc sản xuất ra vật liệu đủ tiêu chuẩn để chế tạo các chi tiết máy và công nghệ phụ trợ gặp rất nhiều khó khăn, đặc biệt đối với vật liệu để sản xuất các loại vũ khí và khí tài quân sự.
Từ năm 2007, Công ty Cổ phần Khoáng sản và Luyện kim Việt Nam (Công ty Mirex) đã chọn con đường sản xuất thép từ công nghệ hoàn nguyên trực tiếp quặng sắt bằng than Antraxit có sẵn trong nước, không phải nhập than coke. Đây là công nghệ hiện đại trong lĩnh vực luyện kim của Thế kỷ XXI, thân thiện với môi trường, không thải khí CO2 vào không khí, phù hợp với các loại hình công suất của nguồn quặng sắt của Việt Nam. Sau nhiều năm nghiên cứu và thử nghiệm, các cán bộ khoa học của Công ty Mirex, do kỹ sư Nguyễn Ngọc Linh chủ trì đã được Cục Sở hữu trí tuệ thuộc Bộ Khoa học và Công nghệ cấp bốn bằng độc quyền sáng chế từ năm 2008. Đó là bằng sồ 7386 và 11073 về phương pháp sản xuất sắt xốp; bằng số 7387 về phương pháp sản xuất thép từ sắt xốp; bằng số 10880 về thiết kế máy tuyển từ khô.
Sau khi nhà máy sản xuất sắt xốp đi vào hoạt động, để các mẻ sắt xốp có chất lượng ổn định với quy mô công nghiệp và tiếp tục nâng cao chất lượng sắt xốp để sản xuất được các chủng loại thép hợp kim cao, phục vụ kinh tế quốc dân và công nghiệp quốc phòng (CNQP), Công ty Mirex cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài KS. Nguyễn Xuân Liêu thực hiện “Hoàn thiện công nghệ sản xuất sắt xốp và nghiên cứu sử dụng sắt xốp để luyện một số thép hợp kim phục vụ kinh tế và quốc phòng” với mục tiêu tiếp tục đầu tư nghiên cứu giải mã công nghệ trên hệ thống thiết bị công nghiệp.
Nếu một sản phẩm không được làm bằng thép, nó sẽ được làm từ một chiếc máy làm bằng thép. Thép hiện diện xung quanh chúng ta; xe hơi, điện thoại, tủ lạnh của bạn, thậm chí cả chai nhựa và thủy tinh bạn có trong tủ lạnh - tất cả đều được làm bằng thép hoặc được sản xuất bằng công cụ thép (WorldSteel.Org). Thép là sản phẩm thiết yếu trong thế giới hiện đại của chúng ta. Sản lượng thép là một trong những tiêu chí quan trọng đánh giá trình độ công nghiệp của một đất nước.
Theo thống kê của Hiệp hội thép thế giới (WSA), lượng thép sử dụng của nền kinh tế thế giới năm 2018 đã là 1,8 tỷ tấn. Năm 2000, Việt Nam sử dụng khoảng 2,8 triệu tấn thép, nhưng đến năm 2014 đã đạt đến trên 16 triệu tấn và năm 2018 là xấp xỉ 25 triệu tấn.
Tổng sản lượng thép thô của Việt Nam năm 2000 mới chỉ đạt 305 nghìn tấn (~10% tổng tiêu thụ). Nhưng đến năm 2018 sản lượng thép thô Việt Nam đã đạt trên 15 triệu tấn (~61,7 % tổng tiêu thụ), nằm trong nhóm 16 nước sản xuất trên 15 triệu tấn thép/năm. Như vậy trong 20 năm trở lại đây, ngành thép Việt Nam đã có những bước phát triển rất mạnh mẽ về số lượng. Tuy nhiên, theo nhóm tác giả Fulbright, ngành thép Việt Nam đang bị phát triển theo hướng lệch lạc, chỗ thừa chỗ thiếu, năng lực cạnh tranh yếu. Sự lệch lạc còn cho thấy, trong khi thép xây dựng dư thừa thì nhiều sản phẩm thép khác mà trong nước đến nay vẫn gần như chưa sản xuất được hoặc sản xuất được nhưng không đáp ứng đủ nhu cầu chẳng hạn như thép cán tấm nóng, thép hợp kim, thép mạ, thép không gỉ, thép chế tạo... và do vậy Việt Nam vẫn phải nhập khẩu từ nước ngoài. Đặc biệt đối với thép cho ngành công nghiệp cơ khí, chế tạo (máy móc, đóng tàu) thì Việt Nam gần như vẫn phải nhập hoàn toàn.
Công nghệ sản xuất thép không sử dụng nguyên liêu hóa thạch (Fossil-Free Steel), công nghệ làm thép của những năm 2050, dự kiến cho sản phẩm thương mại thử nghiệm đầu tiên năm 2026. Công nghệ dựa trên nền tảng: (1) tách H2 từ H20 làm khí, điện để sản xuất sắt xốp & (2) luyện thép lò điện từ sắt xốp+sắt vụn.
Tại Việt Nam, sản xuất sắt xốp là nhu cầu khách quan của ngành luyện kim, đáp ứng được các tiêu chí phát triển ngành vật liệu Việt Nam. Việt Nam là nước có tài nguyên quặng sắt nhưng thiếu than mỡ để luyện than cốc. Hơn nữa các mỏ quặng sắt Việt Nam lại phân tán, không nhiều các mỏ quặng tập trung có trữ lượng trên 10 triệu tấn (dưới 10 mỏ). Đây là các điều kiện rất bất lợi trong việc phát triển 26 luyện thép lò cao. Thuận lợi duy nhất khi đầu tư sản xuất thép lò cao ở Việt Nam chính là các cảng biển nước sâu và yếu tố môi trường chưa được kiểm soát chặt. Trong nhiều nghiên cứu gần đây trên thế giới, sắt xốp là nguyên liệu mới của ngành luyện thép, có tác dụng làm thay đổi chất lượng thép. Thép luyện từ sắt xốp có hàm lượng cácbon thấp, có hàm lượng tạp chất P%, S% thấp, các nguyên tố vi lượng kim loại mầu thấp, nhờ đó chúng có thể làm thép nền, dễ hợp kim hóa, tạo thành các mác thép hợp kim khác nhau, có độ bền và cơ tính tốt hơn các mác thép có thành phần tương ứng được luyện từ gang và thép phế. Công nghệ luyện thép từ sắt xốp có thể cho hàm lượng P, S xuống dưới 0,01% mà không cần phải tinh luyện, điều này công nghệ cũ không thể làm được.
Dự án KHCN đã hoàn thiện được công nghệ sản xuất sắt xốp tại Việt Nam, công nghệ sử dụng được nhiều nguồn quặng sắt, than khác nhau có sẵn tại Việt Nam. Chất lượng sắt xốp sản xuất tại Nhà máy Mirex Cao Bằng đã được nâng cao về chất lượng và sản lượng. Dự án cũng đã tiêu chuẩn hóa được các loại sắt xốp khác nhau phù hợp với mục đích sử dụng khác nhau.
Trong lĩnh vực sử dụng sắt xốp để luyện thép, dự án đã hệ thống hóa được cơ sở lý thuyết và xây dựng được các phương án công nghệ để sản xuất thép chất lượng cao. Đặc biệt là các mác thép lưỡng dụng phục vụ quốc phòng và dân sinh. Để nghiên cứu luyện thép từ sắt xốp, đã có 4 đề tài được thực hiện độc lập. Chủ nhiệm đề tài là các chuyên gia dân sự (đề tài 07, 08) và chuyên gia quân sự (đề tài 09,10), các chuyên gia đến từ các nhà máy (đề tài 07,10) và đến từ các viện nghiên cứu (đề tài 08,09). Đề tài 10 còn triển khai thực nghiệm trực tiếp trên dây chuyền công nghiệp của nhà máy Z127 - TC CNQP. Chính bởi vậy, trên cơ sở nghiên cứu và thực nghiệm, Công ty Mirex (cụ thể đề tài số 10) đã xây dựng được phương án kỹ thuật để đầu tư 1 nhà máy sản xuất thép hợp kim đặc biệt.
Từ sắt xốp, dự án đã sản xuất được trên 5000 tấn bột sắt xốp. Và từ 5000 tấn bột sắt xốp, dự án đã sản xuất được trên 2500 tấn bột sắt kỹ thuật. Đây là 2 sản phẩm lần đầu tiên được sản xuất tại Việt Nam. Đây cũng là dự án đầu tiên hoàn nguyên lần 2 bột sắt xốp bằng khí H2. Làm chủ công nghệ và nguyên liệu sản xuất sẽ giúp thúc đẩy ngành luyện kim bột trong nước.
Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 17686/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
Đ.T.V (NASATI)
